SISTEMAS OPERATIVOS

CONCURRENCIA.

Concurrencia de procesos

La concurrencia de procesos se refiere a las situaciones en las que dos o más procesos puedan coincidir en el acceso a un recurso compartido o, dicho de otra forma, que requieran coordinarse en su ejecución. Para evitar dicha coincidencia, el sistema operativo ofrece mecanismos de arbitraje que permiten coordinar la ejecución de los procesos.

El problema del productor y consumidor

Un ejemplo de un problema de concurrencia sería el siguiente: Dados dos procesos A (productor) y B (consumidor), suponiendo que ambos se ejecutan indefinidamente en el tiempo, el proceso A debe recibir tiempo de ejecución antes que B, tras esto, el proceso B debe recibir su oportunidad de ejecución, dando paso de nuevo al proceso A y así sucesivamente, siguiendo un esquema de alternancia estricta.

Recuerde que el planificador de procesos, al desconocer la naturaleza de los procesos y sus objetivos, no dispone de información suficiente para garantizar la secuencia de ejecución descrita en el ejemplo anterior. Por tanto, suponiendo que ambos procesos se encuentran en estado preparado, podría seleccionar al proceso B  para pasar a estado activo antes de seleccionar al proceso A, situación que no es deseada.

Recuerde que el planificador de procesos, como hemos visto en capítulos anteriores, emplea criterios de planificación que no tienen en consideración el objetivo de los procesos. Podemos decir que el  planificador de procesos desconoce cuál es el propósito de los procesos, únicamente puede observar su comportamiento, es decir, si presentan un comportamiento más o menos interactivo.

Por tanto, el programador, a la hora de modelar los procesos, debe emplear mecanismos de arbitraje que ofrece el sistema operativo y que permiten resolver el problema de concurrencia que se plantee.

Mecanismos de arbitraje

Los mecanismos de arbitraje que ofrece el sistema operativo son básicamente dos:

• Mecanismos de sincronizacion : el sistema operativo ofrece mecanismos que permiten a los procesos coordinar su ejecución para conseguir el objetivo sin que sucedan situaciones no deseadas, como por ejemplo que dos o más procesos coincidan simultáneamente en el acceso a un cierto recurso que no se puede compartir.

• Mecanismos de mensajería: el sistema operativo ofrece mecanismos de comunicación entre procesos mediante mensajes. El intercambio de mensajes entre procesos permite coordinarlos.

Programación concurrente

El término programación concurrente se emplea con frecuencia para referirse a un conjunto de programas que funcionan en cooperación.

Hay tres formas de interacción entre procesos cooperativos:

• Concurrencia: Hay un recurso común, si varios procesos modificaran la misma información a la vez , cada uno podría destruir parte del trabajo de los demás. Si lo hacen uno tras otro, en serie, se obtendrá el resultado correcto.

• Sincronización: El Sistema Operativo se encarga de enviarle señales a los procesos para coordinar su evolución y conseguir que progrese armónicamente.

• Comunicación: El S.O. transmite mensajes entre los procesos, que se usan para intercambiar, enviar o recibir información.

Se le llama programación concurrente ya que la concurrencia fue la primera forma de iterar recursos entre procesos cooperativos.

. Definición de concurrencia

• Dos o más procesos decimos que son concurrentes, paralelos, o que se ejecutan concurrentemente, cuando son procesados almismo tiempo, es decir, que para ejecutar uno de ellos, no hace falta que se haya ejecutado otro.
• En sistemas multiprocesador, esta ejecución simultánea podría conseguirse completamente, puesto que podremos asignarle, por-ejemplo, un proceso A al procesador A y un proceso B al procesador B y cada procesador realizaran la ejecución de su proceso.
• Cuando tenemos un solo procesador se producirá un intercalado delas instrucciones de ambos procesos, de tal forma que tendremos la sensación de que hay un paralelismo en el sistema (concurrencia, ejecución simultánea de más de un proceso).
• Ahora bien, está claro que en esto tenemos que tener en cuenta que mientras un proceso está escribiendo un valor en una variable determinada, puede darse el caso que otro proceso que es concurrente al primero vaya a leer o escribir en esa misma variable, entonces habrá que estudiar el caso en el que un proceso haga una operación sobre una variable (o recurso en general) yotro proceso concurrente a él realice otra operación detal forma que no se realice correctamente. Para estudiar el  resto, y determinar el tipo de operaciones que se pueden realizar sobre recursos compartidos utilizaremos las condiciones de Bernstein.

Condiciones de Bernstein.

• Condiciones que nos determinan si dos procesos se pueden ejecutar de forma paralela.

   R (S1) es el conjunto de variables cuyo valor es accedido durante la ejecución de la instrucción. 
   W (S1) es el conjunto de variables cuyo valor cambia durante la ejecución de la instrucción.
• Condiciones de Bernstein: Dos procesos se pueden ejecutar de forma concurrente.